JP5737008B2 - 乗物用シート - Google Patents

Description

本発明は、振動による運動エネルギーを有効利用することができる乗物用シートに関する。

車両等の乗物に設けられている乗物用シートには、走行面の凹凸やエンジンの振動等、種々の要因にて振動が発生する。乗員に、より快適に搭乗してもらうには、乗員が着座している乗物用シートの振動をより低減することが好ましい。
そこで、特許文献１に記載された従来技術には、発生した振動を吸収するダイナミックダンパを備えて振動を低減することができる車両用シートが開示されている。

特開２０１０−９５０５４号公報

特許文献１に記載された従来技術では、車体から車両用シートに伝達された振動をダイナミックダンパに伝達して共振させることで、車両用シートの振動をダイナミックダンパの振動に変換し、車両用シートの振動を吸収している。そして、ダイナミックダンパの振動による運動エネルギーは、何も利用されることなく捨てられている。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ダイナミックダンパの振動による運動エネルギーを有効利用することができる乗物用シートを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る乗物用シートは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、フレーム部材を有する乗物用シートにおいて、前記フレーム部材には、前記乗物用シートに発生した振動に応じて振動する錘部材を有するダイナミックダンパが取り付けられており、前記ダイナミックダンパには、発電装置が設けられている。
また、前記乗物用シートは、着座した乗員が頭を凭せ掛けるヘッドレスト部を有しており、前記ダイナミックダンパは、前記ヘッドレスト部の内部の前記フレーム部材に取り付けられて、前記フレーム部材に固定される枠体部材と、前記錘部材と、前記枠体部材に対して前記錘部材を前後方向に振動可能に支持するように前後方向に対して直交する上下方向あるいは左右方向から一対で挟み込むように支持する支持部材と、を有している。
そして、前記発電装置は、少なくとも一部に永久磁石を有する前記錘部材と前記錘部材に対向する位置に設けられたコイル、あるいは少なくとも一部に圧電体を有する前記支持部材、あるいは前記枠体部材と前記錘部材の対向面の一方側に設けられて内部に電荷を保持した誘電体と前記対向面の他方側に設けられた導電体、の少なくとも１つにて構成されている。

この第１の発明によれば、ダイナミックダンパの振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで有効利用することができる。

また、第１の発明によれば、乗物用シートに伝達される振動の伝達源である乗物の床面からより遠い位置にダイナミックダンパを配置することができる。このため、ダイナミックダンパの共振の振幅がより大きくなり、振幅を利用した発電において、より効果的に発電することができる。

また、第１の発明によれば、ダイナミックダンパの振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで有効利用することができる乗物用シートを、より具体的に実現することができる。
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る乗物用シートであって、前記枠体部材は、前記錘部材の前部側に配置された前部フレームと、前記錘部材の後部側に配置された後部フレームと、を有し、前記錘部材の少なくとも一部に永久磁石を有して前記錘部材に対向する位置にコイルを有する場合、前記コイルは、前記錘部材の後部側となる前記後部フレーム、あるいは前記錘部材の前部側となる前記前部フレーム、の少なくとも一方に配置されている。

本発明の乗物用シート１の外観の例と、ダイナミックダンパ４０の取り付け位置の例を説明する図である。 図１に示すヘッドレスト部３０のＡ−Ａ断面図の例と、Ｂ−Ｂ断面図の例を説明する図である。 （Ａ）はヘッドレスト部３０に電磁誘導式の発電装置を備えた例を示し、（Ｂ）はヘッドレスト部３０に圧電効果式の発電装置を備えた例を示し、（Ｃ）はヘッドレスト部３０に（Ａ）と（Ｂ）の双方の発電装置を備えた例を示す図である。 ヘッドレスト部３０に静電誘導式の発電装置を備えた例を示す図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［乗物用シート１の外観と、ダイナミックダンパ４０の取り付け位置（図１）］
図１に示す例は、車両に設けられる乗物用シート１の外観の例を示している。
乗物用シート１は、乗員が腰を下ろすシートクッション部１０と、乗員が背中を凭せ掛けるシートバック部２０と、乗員が頭を凭せ掛けるヘッドレスト部３０と、を有している。
そして乗物用シート１はシートクッション部１０の下方に設けられた固定部材（図示省略）にて、乗物の床面に固定され、床面からの振動が伝達される。本実施の形態では、床面から伝達される振動の振幅がシートクッション部１０やシートバック部２０よりも大きくなるヘッドレスト部３０に、乗物用シート１の振動によって共振するダイナミックダンパ４０を設けた例を説明する。
図１に示すように、ダイナミックダンパ４０は、フレーム部材であるヘッドレストステー３１に取り付けられ、乗物用シート１の振動が当該ヘッドレストステー３１を介してダイナミックダンパ４０に伝達される。

●［ダイナミックダンパ４０の構造（図２）］
図２は、図１に示すヘッドレスト部３０のＡ−Ａ断面図の例と、Ｂ−Ｂ断面図の例を示している。
ヘッドレスト部３０は、乗員の頭に対向する側に表皮部材３２、パッド部材３３が配置されており、内部にはダイナミックダンパ４０を収容可能な空間が形成されている。
ヘッドレストステー３１には、前部フレーム４２と後部フレーム４１が固定されており、前部フレーム４２と後部フレーム４１にて囲まれた空間内に錘４４が配置されている。
また錘４４は、乗物用シート１に発生する振動に対して共振するように設定された質量を有する物体（ゴムを材質としている場合は硬さも調整されている）であり、ゴム等の弾性体４３を介して後部フレーム４１（または前部フレーム４２）に対して振動可能となるように支持されている。
この構成を有することで、ダイナミックダンパ４０は、乗物用シート１の振動による運動エネルギーを錘４４の振動による運動エネルギーに変換し、乗物用シート１の振動を低減する。
また、上記の錘４４は錘部材に相当し、弾性体４３は支持部材に相当し、後部フレーム４１と前部フレーム４２は枠体部材に相当する。

●［ダイナミックダンパ４０の振動による運動エネルギーを有効使用する例（図３〜図４）］
図３（Ａ）に示すＡ−Ａ断面図では、図２に示すＡ−Ａ断面図に対して、錘４４が永久磁石の錘４４Ａに変更され、当該錘４４Ａに対向する位置に永久磁石の外径よりも大きな内径を有するコイル４５が後部フレーム４１と前部フレーム４２の少なくとも一方に配置された、電磁誘導式の発電装置がダイナミックダンパ４０Ａに備えられた例を示している。なお、錘４４Ａは全体が永久磁石であっても良いし、一部が永久磁石であっても良い。
この場合、錘４４Ａはヘッドレスト部３０の前後方向（紙面の左右方向）に振動すると想定しており、永久磁石の錘４４Ａとコイル４５との距離が変化することで磁界の変化が発生して発電することができる。なお、コイル４５の配置位置は、錘４４Ａが振動した際に距離が変化する個所であれば良く、点線で示す位置であっても良いし、複数を配置しても良い。なお、発電によって得られた電力は端子Ｔ１Ａ、Ｔ１Ｂから取り出され、イルミネーションやシート用空調ファンやシートヒータ等の電源として有効利用することができる。

図３（Ｂ）に示すＡ−Ａ断面図では、図２に示すＡ−Ａ断面図に対して、弾性体４３が、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を積層した圧電体で構成された弾性体４３Ｂに変更された、圧電効果式の発電装置がダイナミックダンパ４０Ｂに備えられた例を示している。なお、弾性体４３Ｂは全体が圧電体であっても良いし、弾性体４３Ｂの一部が圧電体であっても良い。
この場合、錘４４の振動によって弾性体４３Ｂ（圧電体）が変形を繰り返して発電することができる。なお、錘４４を支持する全ての弾性体を圧電体に変更しても良いし、一部の弾性体のみを圧電体に変更しても良い。そして発電によって得られた電力は端子Ｔ２から取り出して有効利用することができる。

図３（Ｃ）に示すＡ−Ａ断面図では、図２に示すＡ−Ａ断面図に対して、錘４４が永久磁石である錘４４Ａに変更され、当該錘４４Ａに対向する位置に永久磁石の外径よりも大きな内径を有するコイル４５が後部フレーム４１と前部フレーム４２の少なくとも一方に配置され、弾性体４３が圧電体で構成された弾性体４３Ｂに変更されている。つまり、電磁誘導式の発電装置と、圧電効果式の発電装置と、がダイナミックダンパ４０Ｃに備えられた例を示している。この方式は、図３（Ａ）を用いて説明した電磁誘導式の発電装置と、図３（Ｂ）を用いて説明した圧電効果式の発電装置と、を組み合わせたものであり、発電原理は上述したとおりであるので説明を省略する。

図４に示すＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図では、図２に示すＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図に対して、錘４４を支持する弾性体４３の位置が変更（上下支持から左右支持に変更）されており、半永久的に電荷を保持する誘電体であるエレクトレット４６（いわゆるエレクトレット電極基板）が錘４４Ｄに対向させて後部フレーム４１に固定されている。そして錘４４が、エレクトレット４６の対向電極（いわゆるメタル電極基板）となる錘４４Ｄに変更されている。
これにより、静電誘導式の発電装置がダイナミックダンパ４０Ｄに備えられた例を示している。なお、錘４４Ｄは、全体が対向電極であっても良いし、エレクトレット４６と対向している一部が対向電極であっても良い。また、エレクトレット４６と対向電極（錘４４Ｄ）を入れ替えてもよい。なお、対向電極（錘４４Ｄ）は導電体に相当し、エレクトレット４６は誘電体に相当する。
この場合、錘４４Ｄはヘッドレスト部３０の前後方向（あるいは左右方向）に振動すると想定しており、エレクトレット４６の面に平行な面に沿って対向電極（錘４４Ｄ）が相対的に往復移動することで発電することができる。そして、発電によって得られた電力は端子Ｔ４から取り出して有効利用することができる。

以上、本実施の形態にて説明した乗物用シート１は、ダイナミックダンパ４０Ａ〜４０Ｄの振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで有効利用することができる。
また、本実施の形態にて説明した、電磁誘導式、圧電効果式、静電誘導式、の発電装置は、図３（Ｃ）の例のように、任意に組み合わせることも可能である。
また、本実施の形態にて説明した乗物用シート１を用いれば、発電した電力を用いて、乗物用シート１に組み込まれた電装品に給電できるので、車両のバッテリの負荷を軽減することができる。
また、本実施の形態にて説明した乗物用シート１を用いれば、乗物用シート１に組み込まれた電装品へ給電するためのバッテリからの配線を削減することができる。

本発明の乗物用シート１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明では、ダイナミックダンパ４０Ａ〜４０Ｄをヘッドレスト部３０に備えた例を説明したが、シートバック部２０内のフレーム部材にダイナミックダンパ及び発電装置を取り付けてもよい。また、その場合はヘッドレスト部３０を省略してもよい。
また、本実施の形態にて説明した乗物用シート１は、車両用のシートに限定されず、種々の乗物に設けられる乗物用シートに適用することができる。

１ 乗物用シート
１０ シートクッション部
２０ シートバック部
３０ ヘッドレスト部
３１ ヘッドレストステー（フレーム部材）
４０、４０Ａ〜４０Ｄ ダイナミックダンパ
４１ 後部フレーム
４２ 前部フレーム
４３ 弾性体
４３Ｂ 弾性体（圧電体）
４４ 錘
４４Ａ 錘（永久磁石）
４４Ｄ 錘（対向電極）
４５ コイル
４６ エレクトレット

Claims (2)

1. フレーム部材を有する乗物用シートにおいて、
   前記フレーム部材には、前記乗物用シートに発生した振動に応じて振動する錘部材を有するダイナミックダンパが取り付けられており、
   前記ダイナミックダンパには、発電装置が設けられており、
   前記乗物用シートは、着座した乗員が頭を凭せ掛けるヘッドレスト部を有しており、
   前記ダイナミックダンパは、前記ヘッドレスト部の内部の前記フレーム部材に取り付けられて、前記フレーム部材に固定される枠体部材と、前記錘部材と、前記枠体部材に対して前記錘部材を前後方向に振動可能に支持するように前後方向に対して直交する上下方向あるいは左右方向から一対で挟み込むように支持する支持部材と、を有しており、
   前記発電装置は、
   少なくとも一部に永久磁石を有する前記錘部材と前記錘部材に対向する位置に設けられたコイル、あるいは少なくとも一部に圧電体を有する前記支持部材、あるいは前記枠体部材と前記錘部材の対向面の一方側に設けられて内部に電荷を保持した誘電体と前記対向面の他方側に設けられた導電体、の少なくとも１つにて構成されている、
   乗物用シート。
2. 請求項１に記載の乗物用シートであって、
   前記枠体部材は、前記錘部材の前部側に配置された前部フレームと、前記錘部材の後部側に配置された後部フレームと、を有し、
   前記錘部材の少なくとも一部に永久磁石を有して前記錘部材に対向する位置にコイルを有する場合、前記コイルは、前記錘部材の後部側となる前記後部フレーム、あるいは前記錘部材の前部側となる前記前部フレーム、の少なくとも一方に配置されている、
   乗物用シート。

Images